Cơ sở kỹ thuật viễn thông: Điều chế biên độ modulation AM

Cơ sở kỹ thuật viễn thông

Điều chế biên độ
1

05/31/11


Truyền thông băng cơ sở và truyền thông sóng mang

• Truyền thông băng cơ sở: Truyền thông không sử dụng điều chế
(thông tin được truyền ở dạng gốc) - Không dịch tần số của tín hiệu

• Truyền thông sóng mang: Truyền thông sử dụng các kỹ thuật
điều chế nhằm chuyển đổi dải tần số của tín hiệu tin.
• (AM, FM, PM, FSK, PSK, QAM, ……)

2

05/31/11


Truyền thông băng cơ sở
• Khái niệm băng cơ sở được gán cho một dải tần số của tín hiệu phát ra từ
nguồn, trong đó dải tần số của tín hiệu nằm xung quanh tần số 0.

•

Đối với điện thoại:

băng cơ sở là dải âm tần (tần số của tín hiệu âm

thanh) chiếm từ 0 - 4000 Hz
• Tivi : băng cơ sở là dải tần của tín hiệu video chiếm từ 0 - 6 MHz
• Dữ liệu số PCM (A/D):
sử dụng mã đường là lưỡng cực với tốc độ f0 bps, băng cơ sở của nó chiếm
từ 0 – f0 Hz.

3

05/31/11


Truyền thông băng cơ sở
• Các tín hiệu điều chế xung:
•
•
•
•

PAM
PWM
PPM
PCM

(Pulse Amplitude Modulation:điều chế biên độ xung )
(PULSE WIDTH MODULATION: điều chế độ rộng xung)
(PULSE POSITION MODULATION: điều chế vị trí xung)
(PULSE CODE MODULATION: Điều chế xung mã)

• Mặc

dù sử dụng thuật ngữ điều chế nhưng các tín hiệu trên vẫn là
tín hiệu băng cơ sở.

4

05/31/11


Truyền thông băng cơ sở
• Tín hiệu băng cơ sở có công suất lớn ở các tần số thấp.
• Tín hiệu băng cơ sở không thể truyền qua đường vô tuyến (ngoài không gian
tự do.)

• Tín hiệu băng cơ sở phù hợp cho việc truyền dẫn trên dây đồng hay trên sợi
quang.

Ví dụ:
• Truyền dẫn tín hiệu thoại trong tổng đài nội vùng.
• Truyền dẫn giữa các tổng đài nội vùng (sử dụng PCM)

5

05/31/11


Truyền thông sóng mang
• Được sử dụng khi không thể truyền băng cơ sở thông
qua không gian tự do.
• Sử dụng các phương pháp điều chế để chuyển đổi
băng tần tín hiệu.

• Cho phép ghép nhiều tín hiệu, truyền đồng thời mà
không bị giao thoa.
• Cho phép chế tạo được các anten với kích cỡ nhỏ.

6

05/31/11


Điều chế biên độ
• Trong điều chế biên độ, biên độ của sóng mang tần số cao
được điều chế (biến đổi ) tỷ lệ với biên độ tức thời của tín
hiệu tin để tạo ra tín hiệu điều chế có đường bao mang
thông tin.
• Hay, biên độ của sóng mang tỷ lệ với tín hiệu tin.
•Tốc độ lặp lại hình bao của tín hiệu điều chế chính là tần
số của tín hiệu tin.

7

05/31/11


Điều chế biên độ
Bộ điều chế AM: có hai đầu vào , một đầu ra
Tín hiệu sóng mang
tần số cao
Phát thanh quảng bá AM
(550 kHz - 1600 kHz)
AM MODULATOR Tín hiệu điều chế AM

Tín hiệu tin tần số thấp
(MODULATING WAVE)
• Có thể là tín hiệu đơn tần (TONE)
hay
• Tín hiệu phức tạp (Đa tần) - tiếng nói: 300 Hz - 4000 Hz
8

05/31/11


Điều chế biên độ
•Một số tính chất:
•
•
•
•

Tương đối rẻ
Chất lượng thấp, hoạt động kém trong môi trường nhiễu
Được sử dụng phổ biến cho hệ thống phát thanh quảng bá
Sử dụng cho hệ thống điện đàm (CB radio)

9

05/31/11


Các kiểu điều chế biên độ
• Có một số kiểu điều chế biên độ:
• DSB-SC (Double SideBand Suppress Carrier

: Điều chế biên độ triệt tiêu sóng mang)
• DSB-FC (Double SideBand Full Carrier: Điều chế biên độ AM)
• SSB-SC (Single SideBand Suppress Carrier: Điều chế đơn biên
triệt tiêu sóng mang)
• SSB-FC (Single SideBand Full Carrier : điều chế đơn biên )
• VSB
(Vestigal SideBand)
DSB-FC được sử dụng phổ biến hay còn được gọi là AM.

10

05/31/11


Điều chế biên độ

DSB-FC AM
(AM)
11

05/31/11


AMPLITUDE MODULATION (DSB-FC)

AM
Vam (t ) = [ Ec + m(t )] cos ωc t
Biên độ sóng mang tỷ lệ với tín hiệu tin

12

05/31/11


Điều chế biên độ (DSB-FC)
For Ec (t ) = Ec cos 2πfct

VÀ

Em(t ) = Em cos 2πfmt

Modulated Signal : Vam(t ) = ( Ec + Em cos 2πfmt ) ( cos 2πfct )

Vam(t ) = Ec(1 + β cos 2πfmt ) ( cos 2πfct )
1
1
Given : (cos X )(cos Y ) = cos( X − Y ) + cos( X + Y )
2
2
We get : Vam(t ) = Ec cos 2πfct + Ecβ cos 2πfct cos 2πfmt
Which gives :
β=

Em
Ec

Ecβ
Vam(t ) = Ec cos 2πfct +
[ cos 2π ( fc − fm)t + cos 2π ( fc + fm)t ]
2

13

05/31/11


Sơ đồ điều chế DSB-FC
Bộ cộng

Bộ nhân

∑

• Biên độ của sóng
mang không bị ảnh
hưởng bởi quá trình
điều chế AM.

Ec
Em(t ) = Em cos ω mt

cos ωct

Ecβ
[ cos 2π ( fc − fm)t + cos 2π ( fc + fm)t ]
Ec cos 2πfct +
2
14

05/31/11

Phổ tín hiệu DSB-FC
M (ω )
Bản tin

Bm

BANDWITH:

Bm = f m

0 2πfm = ωm
Sóng mang

Tín hiệu DSB-FC
LSB
1
ϑ DSB (ω ) = Ec [ δ (ω − ω c )+ δ (ω + ω c )] + [ M (ω − ω c ) + M (ω + ω c )]
2

0

Bm Bm

ωc − ωm ωc ωc + ωm

Độ rộng băng của tín hiệu DSB-FC :
15

USB

B = 2 Bm
05/31/11


Phổ tín hiệu DSB-FC
Tín hiệu điều chế AM có phổ tập trung xung quanh tần số fc, bao gồm
hai dải biên tần: USB (dải tần trên) là những tần số lớn hơn fc, LSB (dải
tần dưới) là những tần số nhỏ hơn fc.

Ecβ
Ec cos 2πfct +
[ cos 2π ( fc − fm)t + cos 2π ( fc + fm)t ]
2
LSB

USB

2 fm
Phổ AM có một tần số tại fc. Tức là tần số của sóng mang vẫn tồn tại
trong tín hiệu điều chế. Điều này sẽ làm đơn giản việc thiết kế các
thiết bị thu AM.

16

05/31/11


Phổ tín hiệu DSB-FC
Trường hợp tín hiệu tin là đơn tần.

Ecβ
Ec cos 2πfct +
[ cos 2π ( fc − fm)t + cos 2π ( fc + fm)t ]
2
let m = β

17

05/31/11


Tín hiệu DSB-FC

18

05/31/11


DSB-FC: Hệ số điều chế
Sóng mang:

Vc (t ) = Ec sin 2πfct OR Ec cos 2πfct

Tín hiệu tin:

Vm(t ) = Em sin 2πfmt OR Em cos 2πfmt

Hệ số điều chế:
Phần trăm điều chế

Dải của M: 0%

Em
ừa số điều chế
{ •• Th
β=
Hệ số điều chế
Ec
Em
M =
x 100%
Ec
100% trong đó:

M < 100%, điều chế một phần(undermodulation)
M = 100%, điều chế toàn bộ
M > 100%, điều chế quá mức (i.e. méo)

19

05/31/11


Phần trăm điều chế (M)
M =

Em
x 100%
Ec

Phần trăm điều chế chỉ ra phần trăm biên độ tín hiệu ra b ị
thay đổi khi tín hiệu sóng mang bị điều chế bởi tín hiệu tin.

20

05/31/11